A new non-enzymatic hydrogen peroxide (H2O2) sensor based on carbon fiber microelectrodes (CFMEs) has been developed. The CFMEs were modified using a simple drop casting procedure with effectively dispersed silver nanowires (AgNWs) and debundled single-walled carbon nanotubes (SWCNTs). In aqueous solution, the SWCNTs were debundled with a high length/diameter aspect ratio using a synthesized polymer dispersant, sulfonated poly(ether sulfone) (SPES). Enhanced electrocatalytic activity of the sensor for the reduction of H2O2 was obtained with the sensor sensitivity of 1.3 μA·mM-1 and the detection limit of 0.69 μM (S/N=3) with a quick turnaround time (less than 3 s). The results clearly reveal that the AgNW-SWCNTs/CFMEs possess high electro-catalytic activity and efficient sensitivity with high reproducibility and fast amperometric response production. Therefore, the proposed debundling approach can be expanded to design and develop nonenzymatic hydrogen peroxide sensors.

탄소섬유전극을 기반으로 효소가 불필요한 과산화수소(H2O2) 센서를 분산된 은 나노와이어와 단일벽 탄소나노튜브를 탄소섬유전극 표면에 드롭캐스팅법으로 고정화하여 제작 하였다. 센서 제작에 사용된 탄소나노튜브는 고분자 분산제인술폰화 폴리(에테르 술폰)에 의하여 효과적인 길이/직경의 종횡비를 나타낼 수 있도록 개별 분산되었으며 센서의 성능 향상을 위하여 은 나노와이어와 더불어 컴포지트 형태로 제작 되어 새로운 센서 제작법에 활용되었다. 제작된 센서는 H2O2 에 대하여 높은 전기촉매활성과 재현성, 빠른 분석 시간 및 우수한 감도를 나타냄을 확인하였다(센서 감도: 1.3 μA·mM-1, 검출 한계: 0.69 μM (S/N=3) 및 검출 간: 3초 미만). 따라 서 본 연구에서 개발된 고분자 분산제를 사용한 단일벽 탄소 나노튜브의 수용액 내에서의 분산도 향상은 효소가 불필요한 H2O2 센서의 설계 및 제작에 활용될 것으로 기대된다.

Keywords: debundled carbon nanotubes; sulfonated poly(ethersulfone); hydrogen peroxide sensor; non-enzymatic; silver nanowire